点缺陷控制铁电畴壁动力学：基于第一性原理模拟的见解
材料科学
2025-04-21 v2
摘要
铁电畴壁及其纳米尺度动力学的控制对于先进的纳米电子学和新型计算方案变得越来越重要。应对这一挑战的一种常见方法是通过点缺陷钉扎畴壁。然而，关于不同缺陷如何影响畴壁动力学的基本理解尚不完整。特别是，受主掺杂铁电体中缺陷偶极子这一重要类别目前在理论工作中代表性不足。在本研究中，我们结合基于{\em ab initio}推导的有效哈密顿量的分子动力学模拟和材料信息学方法，分析了这些缺陷对四方BaTiO中180畴壁运动的影响。我们展示了这些缺陷如何作为局部钉扎中心和畴结构的恢复力。此外，我们揭示了畴壁如何通过偶极团簇的成核和生长绕过稀疏缺陷流动，以及钉扎、粗糙化和弯曲如何依赖于缺陷分布。令人惊讶的是，受主掺杂剂与畴壁之间的相互作用是短程的。我们表明，畴壁运动所依赖的成核过程的限制因素是畴壁前方无缺陷区域的面积。
引用
@article{arxiv.2501.11193,
title = {Control of ferroelectric domain wall dynamics by point defects: Insights from ab initio based simulations},
author = {Sheng-Han Teng and Aris Dimou and Benjamin Udofia and Majid Ghasemi and Markus Stricker and Anna Grünebohm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.11193},
year = {2025}
}